我們做STM32產品開發,最終是要將編寫的程序代碼寫進芯片存儲器,通常指Flash存儲器【含可以映射到芯片存儲空間的片外存儲器】,讓程序正常運行起來以實現相應的功能。
一般來講,將我們準備好的機器代碼HEX或BIN文件等寫進片上FLASH可以有三種常用的燒寫方式。【溫馨提示:下面提到的燒寫方式的術語或稱謂不是絕對的,對于不同的器件可能有不同的表述甚至內涵,這里僅針對STM32,知道怎么回事就好】
第一種,ICP【In circuit programming】,即在電路編程或在線編程【注:不必太糾結該術語名字或稱謂。平常稱之為ICP也挺好】。一般是指利用調試器通過調試接口將程序代碼寫進芯片存儲器的過程。調試器可以是ST官方的STLINK或其它公司的產品,比如JLINK,ULink等。 這里的調試端口可以是SWD或JTAG接口。
針對ICP編程方式,ST官方有提供相應的軟件工具,比如STLINK_Utility或STM32cbueProgrammer。至于其它公司的調試器,也有配套的軟件工具。
第二種,IAP【In application programming】,即在應用編程。一般是指芯片里已經存在具有升級更新功能的代碼在里面了,用戶基于該部分功能代碼再將另外的程序代碼寫進芯片存儲器的過程。也就是說芯片里平常有兩套代碼,一套用于實現代碼的更新升級,往往稱之為用戶引導代碼或啟動代碼。另外一套就是芯片平常運行的功能代碼,我們稱之為用戶應用代碼。
第三種,ISP【In system programming】,即在系統編程。我們可以把該模式看做一種特殊的IAP模式,只是片內的啟動代碼是由芯片廠家這個特定用戶出廠時寫好提供的。一般來講該段代碼位于特定存儲位置、用戶不可更改。
我們使用ISP方式編程的話,可以選擇內嵌系統啟動代碼認可的通信接口,比如USART,I2C,SPI,CAN,USB等,借助于芯片廠家或第三方提供的軟件工具來實現。具體到STM32系列芯片,欲利用ISP方式進行編程燒寫的話,軟件工具可以使用ST官方提供的Stm32CubeProgrammer。
對于STM32芯片的ISP方式燒錄編程,往往需要對硬件BOOT腳做合適的電平設置,以及對選項字進行正確配置,確保芯片從系統存儲區啟動、運行。另外,燒錄完畢后,記得將相關BOOT腳電平進行調整,以保證下次芯片啟動后運行在正確的程序空間,一般是指調整回芯片主程序區。
上面介紹了ICP和ISP燒錄所涉及的軟件工具。至于IAP,程序的更新升級就是基于MCU現有的通信接口并借助用戶之前寫進芯片的啟動代碼來完成。比方,用戶通過UART接口借助于內部引導程序來完成應用程序的更新。這里可能會有人會問,那用戶準備的啟動程序如何寫進芯片呢?顯然,我們可以通過ICP方式或ISP方式來完成用戶啟動代碼的事先燒寫。
下面是三種燒寫方式的一個簡單比較匯總表。三種方式各有特點.。表格中提到的無特定軟硬件接口需求是相對的,意思是指基于芯片現有常用接口和通用軟硬件工具,比方串口調試助手等。其中IAP方式對特定軟硬件的依賴性最弱,使用更為靈活。但開發工程師須多做一件事,即自己寫用戶引導程序。當然,對于STM32來講,各個系列都有一些IAP例程供用戶參考。而ICP方式往往是產品調試過程中最為常用的一種燒寫方式。ISP方式是生產環節較為常用的一種代碼燒寫方式。
下面就STM32F746芯片使用ISP方式的燒寫流程做個簡單介紹,順便做些提醒。
一般來講絕大部分STM32芯片都是支持ISP方式的。在選用這個燒寫方式之前先確認下它是否支持ISP方式,即片內是否內置了system memory,該處存放著系統啟動程序。我們可以通過各芯片所屬的參考手冊BOOT章節和AN2606應用筆記查看確認。
經確認,STM32F746支持ISP,不妨選用UART3接口。【當然,它還支持其它通信接口】
查看其所對應的參考手冊,了解使用ISP方式所需的配置。一般指BOOT腳的電平確定、選項字的配置。具體到這里,就是確定BOOT腳的電平和System memory的啟動入口地址。
對于STM32F7而言,芯片的啟動地址可以通過啟動地址選項字節任意配置,且有兩種配置方式,對應于BOOT腳的電平為高或為低時啟動地址選項字節所給出的地址。其地址范圍在0x0000 0000 to 0x3FFF FFFF之間。如果配置的地址越界,硬件將使用默認啟動入口地址。
我們現在要使用system memory,故需找出它所在的地址范圍,根據手冊可以查到。
從上面表格得知,訪問System memory可以有兩個地址,分別源自不同的訪問接口。
我們不妨選用ICTM接口地址作為其入口地址,即0x00100000,將BOOT腳電平設置為高,則需配置BOOT_ADDR1【15:0】選項字節。這個選項字節是怎么擬定的呢?它是將程序啟動入口地址的bit29~bit14對應過來的。比方我們選擇system_memory的啟動入口地址為0x0010,0000,則它所對應的選項字節數據就是0x0040。這點要弄清楚,否則當我們想通過修改啟動地址選項字節來改變啟動地址時就不知怎么填寫數據了。
當然,對于BOOT_ADDR0和BOOT_ADDR1都有默認值。BOOT_ADDR0的默認值是0080,對應于ITCM接口的0x00200000。BOOT_ADDR1的默認值是0040,即對應于ITCM接口的0x00100000,結合上面的介紹可知它剛好是system memory的入口地址。顯然,對于一顆沒有更改過BOOT_ADDR1的STM32F7芯片來說,欲使用ISP的話,只需將BOOT腳置高即可,無須再手動調整啟動地址選項字節。
剩下的事情就是確認硬件線路、打開STM32CubeProgrammer、連機下載即可。當然下載前可以根據需要做好各自配置,比如讀寫保護、看門狗啟動選擇等。
再次提醒下,通過ISP燒寫完畢后,記得調整BOOT腳的電平以保證芯片重啟后運行主程序區的用戶代碼。
總的來講,基于ISP方式的STM32芯片燒寫過程不復雜。最后一點建議,目標板上最好弄個復位鍵,操作方便點,如果板上不方便設計復位鍵,燒寫工位上安排個也可以。基于STM32F746芯片使用ISP方式進行燒錄就提醒這么多。畢竟說得再多,不如一試。
本文的主要目的就是讓剛接觸STM32的人對STM32芯片的燒寫方式有個基本的了解,至于具體的實現,除了上面提到的基于ST的工具外,還有其它第三方的編程燒寫工具可以選用。
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原文標題:STM32芯片的幾種燒寫方式簡介
文章出處:【微信號:stmcu832,微信公眾號:茶話MCU】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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